Villamosenergia-rendszerek I-III.

Tartalom

I. kötet tartalomjegyzéke
Előszó 11
1. Bevezetés 13
1.1 Történeti áttekintés 13
1.2 A villamos energia termelésének és fogyasztásának főbb jellemzői 17
1.3 Energiaforrások 24
1.4 A villamos erőátvitel 27
1.4.1 A feszültségek megválasztása 27
1.4.2 Áramnemek összehasonlítása 31
1.4.2.1 Egyenáramú átvitel 31
1.4.2.2 Egyfázisú (kétvezetős) váltakozó áramú vezetése az energiaátvitelben 33
1.4.3.2 Az állandó frekvencia jelentősége 34
1.4.3.3 A feszültséggörbe alakja 35k 31
1.4.2.3 Háromfázisú vezetékek 32
1.4.3 A villamosenergia-ellátás minősége 33
1.4.3.1 Az állandó feszültség szerep
1.4.3.4 Az üzemfolytonosság 35
1.4.4 Az energiarendszer felépítése 36
1.4.5 A villamosenergia-rendszer elemei 38
1.4.6 Elosztóhálózatok kialakítása 42
2. Elektrotechnikai alapok 48
2.1 Konvenciók 48
2.2 Az energiaáramlás vizsgálata térjellemzőkkel 50
2.3 Mechanikai és villamos rendszerek összevetése differenciálegyenletük alapján 54
2.4 Kirchhoff törvényei váltakozó áramú körökben 57
2.5 Soros rezgőkör energiaviszonyai 69
2.6 Ideális és valódi feszültség- és áramforrások 71
2.7 A linearitás fogalma 74
2.8 A teljesítményre és az energiára vonatkozó összefüggések 78
2.8.1 Egyfázisú hálózat teljesítménye 78
2.8.2 Háromfázisú hálózat teljesítményviszonyai 84
2.8.3 Teljesítményviszonyok többfrekvenciás feszültségek és áramok esetén 86
2.8.4 A teljesítményátvitel speciális esetei 88
2.9 Az átviteli hálózat impedanciái és admittanciái. Hálózatátalakítások, redukciók 90
2.10 Lineáris passzív kétkapuk 94
2.10.1 A kétkapuk végponti jellemzői közötti összefüggések impedancia- és
admittanciakarakterisztikákkal 95
2.10.2 A kétkapuk átviteli (lánc-) karakterisztikái, végponti egyenértékű
helyettesítések 102
2.10.3 Kétkapuk eredőjének számítása az alapkapcsolások átviteli mátrixai
segítségével 105
2.10.4 Kétkapuk bemeneti impedanciái különböző lezárások esetén 110
2.10.5 Thévenin és Norton elvének alkalmazása két- és többkapukra 112
2.11 Az indukció, a kölcsönös impedancia 117
2.11.1 A kölcsönös indukció 118
2.11.2 A mágneses vezetőképesség és ellenállás 120
2.11.3 A transzformátor mágneses körei 121
2.11.4 A kölcsönös impedanciák kiküszöbölése 126
2.12 Viszonylagos egységek 129
3. Többfázisú hálózatok aszimmetrikus üzemmódjának számítása 135
3.1 Szimmetrikus összetevők 136
3.1.1 Többfázisú aszimmetrikus feszültség- és áramrendszer felbontása szimmetrikus összetevőkre 136
3.1.2 Impedanciamátrix szimmetrikus összetevő transzformációja 142
3.1.3 Szimmetrikus összetevők, sajátértékek, sajátvektorok 145
3.1.4 Háromfázisú hálózat helyettesítése szimmetrikus összetevők segítségével. 153
3.1.4.1 Aktív és passzív elemek különböző sorrendű impedanciái 153
3.1.4.2 Összefüggések a fázis- és a vonali mennyiségek között 161
3.1.4.3 Transzformátorok különböző sorrendű impedanciái és helyettesítő
vázlatai 165
3.1.4.4 Adott háromfázisú hálózat pozitív, negatív és zérus sorrendű
helyettesítő vázlatainak felrajzolása 181
3.1.5 Szimmetrikus összetevők módszerének alkalmazása háromfázisú rendszerre 184
3.1.5.1 Feszültségek és áramok felbontása szimmetrikus összetevőkre 184
3.1.5.2 A pozitív, negatív és zérus sorrendű összetevők 184
3.1.6 Nem ciklikus impedancia-rendszerek 188
3.1.7 Sönthibák 200
3.1.7.1 Egyfázisú földzárlat (FN) 201
3.1.7.2 Kétfázisú földzárlat (2FN) 206
3.1.7.3 Fázisok közötti zárlat (2F) 210
3.1.7.4 Háromfázisú zárlatok (3F és 3FN) 213
3.1.7.5 A hibahelyi impedancia hatása 215
3.1.7.6 Példák aszimmetrikus terhelésre 220
3.1.8 Soros hibák 225
3.1.8.1 Egyfázisú szakadás. Soros impedancia a vezeték egyik fázisában 225
3.1.8.2 Kétfázisú szakadás 227
3.1.8.3 Általános soros hiba 229
3.1.9 Transzfer impedancia sönt- és soros hibák esetén 230
3.1.10 Szimultán hibák 234
3.1.11 Egy- és kétfázisú vezetékek szimmetrikus összetevőkkel 241
3.1.11.1 Egyfázisú zárlat 243
3.1.11.2 Kétfázisú zárlat 244
3.2 A Clarké-transzformáció 244
3.2.1 Feszültségek, áramok és impedanciák Clarké-transzformációja 245
3.2.2 Háromfázisú hálózat helyettesítése a Clarke-összetevőkkel 255
3.2.3 Sönt- és soros hibák helyettesítése Clarke-összetevőkkel 260
3.2.3.1 Háromfázisú zárlat (3F és 3FN) 260
3.2.3.2 Egyfázisú földzárlat (FN) 261
3.2.3.3 Kétfázisú zárlatok (2FN és 2F) 263
3.2.3.4 Egyfázisú szakadás 266
3.2.3.5 Kétfázisú szakadás 268
3.2.3.6 Szimultán hibák 270
3.3 Aszimmetrikus impedancia-rendszerek és szimmetrizálásuk 270
3.3.1 Távvezeték fáziscseréje 271
3.3.2 Aszimmetrikus soros rendszerek 275
3.3.3 Aszimmetrikus, deltába kapcsolt impedanciák vizsgálata 284
3.3.4 Általános önimpedancia-rendszer 286
3.3.5 Aszimmetrikus admittancia-rendszerek 288
3.4 A szimmetrikus összetevők mérése 291
3.4.1 A feszültség különböző sorrendű összetevőinek mérése 291
3.4.1.1 A feszültség zérus sorrendű összetevője 291
3.4.1.2 A feszültség pozitív és negatív sorrendű összetevője 292
3.4.2 Az áram különböző sorrendű összetevőinek mérése 294
3.4.2.1 Az áram zérus sorrendű összetevője 294
3.4.2.2 Az áram pozitív és negatív sorrendű összetevője 296
4. Szabadvezetékek soros impedanciája 297
4.1 Szabadvezetékek általános jellemzői 297
4.2 Szabadvezetékek ön- és kölcsönös induktivitásai 298
4.2.1 Egyetlen végtelen hosszú, egyenes, kör keresztmetszetű vezető 305
4.2.2 Két végtelen hosszú, párhuzamos, kör keresztmetszetű vezető 308
4.2.3 n darab végtelen hosszú, kör keresztmetszetű, párhuzamos vezető 310
4.3 A geometriailag egyenértékű távolságok módszere 318
4.4 Köteges vezeték induktív reaktanciája 323
4.4.1 Kétvezetős köteg 324
4.4.2 Háromvezetős köteg 325
4.4.3 Négyvezetős köteg 326
4.5 Nem hengeres vezetők redukált sugara és induktív reaktanciája 328
4.5.1 Sodronyok redukált sugara 328
4.5.2 Tömör vezetők induktív reaktanciája 330
4.6 Távvezetékek soros impedanciája a föld figyelembevétele nélkül 334
4.6.1 Egyrendszerű, egyfázisú vezeték reaktanciamátrixa 334
4.6.2 Egyrendszerű háromfázisú nullavezetős vezeték reaktanciamátrixa 336
4.6.3 Háromfázisú vezeték szimmetrizálása 341
4.6.4 Háromfázisú vezeték nullavezető nélkül 342
4.6.5 Kétrendszerű egyfázisú vezeték 344
4.6.6 Kétrendszerű háromfázisú vezeték 350
4.7 Szabadvezetékek soros impedanciája a föld figyelembevételével 354
4.7.1 Egy vezető-föld hurok impedanciája 355
4.7.2 Két fázisvezető-föld hurok impedanciája 357
4.7.3 A föld figyelembevétele fiktív, neutrális vezetővel 365
4.7.4 Egyrendszerű háromfázisú vezeték impedanciamátrixa 367
4.8 Szabadvezetékek impedanciája védővezetők és a föld figyelembevételével 372
4.8.1 Egyrendszerű háromfázisú vezeték egy védővezetővel 374
4.8.2 Egyrendszerű háromfázisú vezeték két védővezetővel 378
4.8.3 Kétrendszerű háromfázisú vezeték két védővezetővel 380
5. Szabadvezetékek kapacitása 385
5.1 A térben egyedül álló vezető villamos tere 387
5.2 Két párhuzamos, kör keresztmetszetű vezető kapacitása 388
5.3 n számú, végtelen hosszú, párhuzamos, kör keresztmetszetű vezető kapacitása 392
5.4 Köteges vezetők kapacitása 399
5.5 A kapacitások szimmetrikus összetevői 402
5.5.1 Szimmetrikus egyfázisú vezeték védővezető nélkül 402
5.5.2 Szimmetrikus egyfázisú vezeték védővezetővel 405
5.5.3 Háromfázisú vezeték védővezető nélkül 406
5.5.4 Egyrendszerű háromfázisú vezeték két védővezetővel 411
5.5.5 Kétrendszerű háromfázisú vezeték két védővezetővel 413
6. Veszteségi jelenségek a szabadvezetékeken 417
6.1 A koronajelenség 417
6.1.1 A koronakisülés mechanizmusa 421
6.1.1.1 A negatív koronakisülés 421
6.1.1.2 A pozitív koronakisülés 423
6.1.2 Néhány fontosabb összefüggés a koronajelenséggel kapcsolatban 424
6.1.3 Vezetékek körül kialakuló villamos tér 425
6.1.3.1 Kis sugarú gömb vagy henger homogén villamos térben 425
6.1.3.2 Kétvezetős köteg térérősség-eloszlása 426
6.1.3.3 Háromvezetős köteg térerősség-eloszlása 428
6.1.3.4 Négyvezetős köteg 429
6.1.4 A koronajelenség hatásai 432
6.1.4.1 A koronaveszteség számítása 433
6.1.4.2 A rádió- és tv-zavarás 435
6.1.4.3 A hallható zaj 437
6.2 Szabadvezetékek soros ellenállása 439
6.2.1 A szkinhatás. A közelségi hatás 440
6.2.2 A pozitív sorrendű soros önimpedancia 443
6.2.3 A szkinhatás homogén, egyenes, tömör, nem ferromágneses anyagú
körhengereknél a közelségi hatás figyelembevétele nélkül 443
7. Szabadvezetékek mechanikai tulajdonságai 447
7.1 Vezetékanyagok 447
7.1.1 Réz 449
7.1.2 Alumínium 450
7.1.3 Acél 450
7.1.4 Alumínium és ötvözött alumínium vezetéksodrony acél erősítéssel 450
7.2 A szabadvezeték mechanikai igénybevételei 452
7.2.1 Függőleges terhelések 452
7.2.2 Vízszintes terhelések 454
7.3 A szabadvezetékek belógásának számítása 455
7.3.1 A belógás számítása parabola alapján 456
7.3.2 A belógás számítása kötélgörbe alapján 457
7.3.3 A belógás számítása különböző felfüggesztési magasság esetén 462
7.4 A szabadvezeték mechanikai állapotegyenlete 463
7.5 A szilárdsági számítások összefoglalása 469
7.6 Felcsapódás, összelengés, vezetékrezgés 471
8. Kábelek 473
8.1 A kábelek osztályozása, szerkezete és fajtái 475
8.1.1 Szabványos kábelek 476
8.1.2 Különleges kábelek 480
8.2 A kábelek számítása és méretezése 485
8.3 A kábelek valódi és geometriailag egyenértékű adatai 489
8.4 Kábelek kapacitása 493
8.4.1 Egyerű és Höchstadter-kábel 493
8.4.2 Háromerű övszigetelésű kábel 493
8.5 Kábelek soros impedanciája 494
8.5.1 Köpenyáram nélküli háromfázisú kábelelrendezések 495
8.5.2 Köpenyáramokat eredményező háromfázisú kábelelrendezések 497
8.5.3 Háromfázisú kábelelrendezések idegen vezetékekre gyakorolt hatása. A
köpeny védőhatása 500
8.5.4 Kábelek felületi impedanciája 503
8.6 Kábelek fektetése, melegedése és terhelhetősége 506
8.6.1 A melegedésvizsgálatok általános kérdései 506
8.6.2 A kábelek terhelhetőségének számítására vonatkozó szabványelőírások 512
8.6.2.1 A kábelben keletkező veszteségek számítása 512
8.6.2.2 A hőellenállások számítása 518
8.6.3 Változó terhelésű kábelek melegedése 525
Függelék 529
F/1. Villamosenergia-rendszerrel kapcsolatos fogalmak az MVMT Statisztikai
évkönyve alapján 529
F/1.1 Általános fogalmak 529
F/1.2 Erőművi teljesítőképesség 529
F/1.3 Egyéb erőművi fogalmak 530
F/1.4 Villamosenergia-termelés és -felhasználás 531
F/1.5 Hálózati fogalmak 532
F/4. Szabványos szabadvezeték-sodronyok 533
F/8. Kábelparaméterek 536
Irodalomjegyzék 541
Tárgymutató 545

II. kötet tartalomjegyzéke
9. Távvezeték mint megoszló paraméterű rendszer 13
9.1 Távvezeték állandósult állapotra vonatkozó helyettesítése 14
9.1.1 Távvezeték helyettesítése koncentrált elemekből álló lánchálózattal 14
9.1.2 Az állandósult állapotra vonatkozó differenciálegyenlet 16
9.1.3 A távvezeték feszültség-, áram- és terjedési viszonyai 23
9.2 A távvezeték impedanciával történő lezárása 26
9.2.1 ZT impedanciával lezárt vezeték 26
9.2.2 Üresen járó vezeték 31
9.2.3 A rövidre zárt vezeték 33
9.2.4 Karakterisztikus impedanciával lezárt vezeték. A természetes teljesítmény 34
9.2.5 A lezáró impedancia tisztán imaginárius 37
9.3 A távvezeték impedanciája és teljesítmény viszonyai 38
9.3.1 A távvezeték tápoldalán mérhető mérésponti impedancia és a transzfer
impedancia 38
9.3.2 Veszteségmentes távvezeték teljesítményviszonyai 42
9.4 Szimmetrikus háromfázisú vezeték helyettesítése vezetékállandókkal 43
9.4.1 Az általános vezetékállandók 43
9.4.2 Az általános vezetékállandók fizikai értelmezése 45
9.4.3 Egyszerű négypólusok leírása vezetékállandókkal 47
9.4.4 Két négypólus soros kapcsolása 48
9.4.5 Négypólusok párhuzamos kötése 50
9.5 Az egyenértékű II- és T-helyettesítés 53
9.6 Távvezeték kompenzálása 56
9.6.1 Soros induktivitás hatása az energiaátvitelre 58
9.6.2 Söntinduktivitás hatása az energiaátvitelre 60
9.6.3 Soros kondenzátor hatása az energiaátvitelre 62
9.6.4 Söntkondenzátor hatása az energiaátvitelre 63
9.7 A többfázisú homogén vezeték 65
9.7.1 Az állandósult állapotra vonatkozó differenciálegyenlet-rendszer 65
9.7.1.1 A differenciálegyenlet-rendszer I' mátrixot tartalmazó megoldásának vizsgálata 69
9.7.1.2 A differenciálegyenlet-rendszer I' transzponáltját tartalmazó
megoldásának vizsgálata 71
9.7.1.3 A differenciálegyenlet-rendszer két különböző formájú megoldásának összehasonlítása 73
9.7.1.4 A láncparaméteres mátrixegyenlet jellemzői 77
9.7.2 Hullámterjedés többfázisú vezetéken 78
9.7.3 Többfázisú vezetékrendszer vezetékállandó-mátrixainak értelmezése 86
9.7.4 Többfázisú vezeték teljesítményviszonyai 89
10. Állandósult energiaátvitel 91
10.1 Az általános vezetékállandók értékének meghatározása 91
10.2 Az egyenértékű helyettesítő II- és T-kapcsolás 95
10.2.1 A helyettesítő II-kapcsolás 95
10.2.2 A helyettesítő T-kapcsolás 96
10.2.3 A II- és T-vázlat elemeinek meghatározása a helyettesítendő vezeték
hosszától függően 97
10.3 Feszültségesés 97
10.3.1 A feszültségesés definíciója 97
10.3.2 A feszültségesés meghatározása vektorábra alapján 100
10.3.3 A feszültségesés meghatározása diagramok segítségével 103
10.3.4 Különböző feszültségszintű vezetékek feszültségesése 108
10.4 A feszültségesési diagram 110
10.5 A teljesítménnyel kapcsolatos alapfogalmak 112
10.5.1 A wattos teljesítmény előjele 112
10.5.2 A meddőteljesítmény előjele 115
10.6 A távvezeték teljesítmény viszonyai 117
10.7 A teljesítmény-kördiagram 120
10.7.1 Teljesítmény-kördiagram szerkesztése a vezetékállandók alapján 120
10.7.2 Teljesítmény-kördiagram szerkesztése a távvezeték II-vázlata alapján 122
10.7.3 Természetes teljesítmény és a teljesítmény-kördiagram 123
10.7.4 Veszteséges vezeték kördiagramja 125
10.8 A távvezeték veszteségei 129
10.9 A távvezeték az energiaátviteli rendszerben 131
10.10 A távvezetékek különböző üzemállapotai 132
10.10.1 Távvezeték erőmű és passzív terhelés között 132
10.10.2 Távvezeték erőmű és nagy hálózat között 134
11. Villamos hálózatok számítása 135
11.1 Villamos hálózatokról általában 135
11.2 Irányított gráf és mátrixai 138
11.2.1 Incidenciamátrix 139
11.2.2 Faágút-mátrix 141
11.2.3 Hurokmátrix 142
11.2.4 Vágatmátrix 143
11.2.5 összefüggések a gráfra vonatkozó mátrixok között 143
11.3 A Kirchhoíf-törvények és az Ohm-törvény mátrixalakja 145
11.4 Hálózatszámítási módszerek 152
11.4.1 Hurokáramok, csomópontpár-feszültségek 152
11.4.2 Hurokmódszer 156
11.4.3 Csomóponti módszer 160
11.4.4 Vágatmódszer 163
11.4.5 Hálózatszámítás nemszinguláris transzformációval 165
11.4.6 Hálózatszámítási mintapélda 174
11.4.6.1 Hálózatból irányított gráf 176
11.4.6.2 Szinguláris transzformáció 181
11.4.6.3 Nemszinguláris transzformáció 185
11.4.6.4 Szinguláris és nemszinguláris transzformáció közötti összefüggések 188
11.4.7 Diakoptika 190
11.4.8 Redukció 195
11.4.8.1 Terhelőáramok redukciója 195
11.4.8.2 Hálózat redukciója 198
11.4.9 Hálózati húrág bekapcsolásának leképezése áraminjektálással 200
11.4.10 A gyűjtősín-impedanciamátrix módosítása új hálózati ág bekapcsolásakor 202
11.4.10.1 Sugaras ág kapcsolása hálózati gyűjtősínhez 207
11.4.10.2 Sugaras ág kapcsolása a referenciaponthoz 210
11.4.10.3 Húrág bekapcsolása két hálózati gyűjtősín között 210
11.4.10.4 Húrág bekapcsolása hálózati gyűjtősín és a referencia
között 214
11.5 A villamos hálózat állandósult üzemállapotának számítása 215
11.5.1 Az üzemállapot jellemzői 215
11.5.2 Az üzemállapot matematikai leírása 218
11.5.2.1 Állapotváltozók 218
11.5.2.2 Állapotegyenlet 220
11.5.2.3 Az üzemállapot érzékenységi vizsgálata 221
11.5.3 A teljesítményáramlás számítása 224
11.5.3.1 Gyűjtősíntípusok, jellemző mennyiségek 225
11.5.3.2 Alapegyenletek 226
11.5.3.3 Numerikus megoldási módszerek 228
11.5.3.4 A hatásos teljesítmény áramlásának közelítő számítása 234
11.6 Háromfázisú hurkolt hálózatok zárlatszámítása 238
11.6.1 A csomóponti módszer alkalmazása háromfázisú hálózatra 238
11.6.1.1 A háromfázisú ág egyenletei 239
11.6.1.2 A csomóponti módszer értelmezése 241
11.6.2 A zárlatszámítás alapösszefüggései 245
11.6.2.1 A hálózat és a zárlat leképezése 245
11.6.2.2 A zárlati áram- és feszültségeloszlás számítása 247
11.6.3 A hibahelyi mennyiségek meghatározása 249
11.6.3.1 A hiba-impedancia(admittancia)mátrix értelmezése 249
11.6.3.2 A hibahelyi áram számítása 251
12. A villamosenergia-rendszer megbízhatósága 258
12.1 A megbízhatóság fogalma 258
12.2 Rövid összefoglaló a valószínűségszámítási ismeretekből 258
12.2.1 Soros-párhuzamos elemek 261
12.2.2 Jellemző valószínűségi eloszlások és alkalmazásuk a megbízhatósági
számításokban 264
12.2.2.1 A binomiális eloszlás 264
12.2.2.2 A Poisson-eloszlás 266
12.2.2.3 A normális eloszlás 268
12.2.2.4 Exponenciális eloszlás 269
12.3 A megbízhatósági függvény levezetése 271
12.4 A karbantartás figyelembevétele 273
12.4.1 Soros elemek megbízhatósága a karbantartás figyelembevételével 276
12.4.2 Párhuzamos elemek megbízhatósága a karbantartás figyelembevételével 277
12.5 Markov-folyamatok alkalmazása 278
13. Energiaátviteli rendszerek feszültségszabályozása 281
13.1 Feszültségszabályozás szinkronkompenzátorral és söntkondenzátorral 285
13.2 Sugaras elosztóhálózatok teljesítménytényezőjének javítása 290
13.3 Soros kondenzátorok 295
13.3.1 Soros kondenzátor hosszú, nagyfeszültségű vezetékben 295
13.3.1.1 Soros kondenzátor a vezeték közepén 295
13.3.1.2 Soros kondenzátorok a vezeték két végén 300
13.3.1.3 Vegyes és aszimmetrikus kompenzálású vezeték 303
13.3.2 Soros kondenzátor rövid vezetékben 306
13.4 Szabályozó transzformátorok 310
13.4.1 Szabályozó transzformátorok sugaras elosztóhálózatban 311
13.4.2 Szabályozó transzformátor szerepe sugaras és hurkolt hálózatokban 314
13.4.2.1 Sugaras hálózat 316
13.4.2.2 Hurkolt hálózat 317
14. Teljesítmény-frekvencia-szabályozás 319
14.1 Az energiaátviteli rendszerekben szükséges szabályozások 319
14.2 A turbinaszabályozó működési elve és statikus karakterisztikája 325
14.3 A turbinaszabályozás részletes vizsgálata és dinamikus leképezése 330
14.3.1 A fordulatszám-szabályozó 330
14.3.2 Az elővezérlést végző dugattyú 333
14.3.3 A beömlést szabályozó szelep 335
14.3.4 A turbina modellezésének lehetőségei 337
14.4 Különböző üzemvitelek megvalósítása a szabályozás statikus karakterisztikája alapján 339
14.5 A villamosenergia-rendszer teljesítmény-frekvencia-szabályozása 344
14.6 Állandó frekvenciára szabályozás együttműködő rendszerekben 349
14.6.1 A wattos teljesítmény gazdaságos elosztása 349
14.6.2 Távvezeték útján együttműködő rendszerek szabályozása 350
14.6.2.1 Állandó frekvenciára és csereteljesítményre való szabályozás 350
14.6.2.2 Villamosenergia-rendszerek közötti csereteljesítmény frekvenciaarányos szabályozása (Darrieux-elv) 352
15. Szinkrongépek 358
15.1 A szinkrongép gerjesztésének térbeli és időbeli változása 359
15.2 A szinkrongép egyenletei 364
15.2.1 A szinkrongép tekercseire felírható alapegyenletek 364
15.2.2 Az induktivitások a forgórész elfordulásának függvényében 367
15.2.2.1 Az állórésztekercsek ön- és kölcsönös induktivitásai 367
15.2.2.2 A sztátor- és a rotortekercsek kölcsönös induktivitásai 369
15.2.2.3 A rotortekercsek ön- és kölcsönös induktivitásai 370
15.2.2.4 Az induktivitások felhasználása az alapegyenletekben 370
15.2.3 A Park-Gorev-transzformáció 372
15.3 Az állandósult üzemállapotok leírása a szinkrongépegyenletek segítségével 385
15.3.1 A szinkrongép üresjárásban 385
15.3.2 Háromfázisú kapocszárlat állandósult állapotban. A hosszirányú és
a keresztirányú szinkron reaktancia 388
15.3.3 Csillapítótekercsek nélküli gép hirtelen háromfázisú kapocszárlata.
A tranziens reaktancia 392
15.3.4 Csillapítótekerccsel ellátott gép hirtelen háromfázisú kapocszárlata.
A szubtranziens reaktancia 398
15.3.5 A szinkrongép negatív sorrendű reaktanciája 399
15.3.6 A szinkrongép zérus sorrendű reaktanciája 402
15.4 Összefoglalás a szinkrongép reaktanciáiról és ellenállásairól 403
15.4.1 Hosszirányú szinkron reaktancia, Xd 405
15.4.2 Keresztirányú szinkron reaktancia, Xq 405
15.4.3 A sztátor szórási reaktanciája, Xsz 406
15.4.4 Hosszirányú tranziens reaktancia, X'd 406
15.4.5 Hosszirányú szubtranziens reaktancia, X'd 407
15.4.6 Keresztirányú tranziens reaktancia, X'q 407
15.4.7 Keresztirányú szubtranziens reaktancia, X''q 407
15.4.8 Negatív sorrendű reaktancia, X2 408
15.4.9 Zérus sorrendű reaktancia, Xo
15.4.10 Pozitív sorrendű ellenállás, R1 409
15.4.11 Negatív sorrendű ellenállás, R2 409
15.5 Vektordiagramok 410
15.5.1 Pozitív sorrendű állandósult állapot 410
15.5.2 Tranziens állapot 421
15.5.3 Szubtranziens állapot 428
15.6 A szinkrongép időállandói 430
15.7 A szinkrongépek zárlatai 435
15.7.1 Hirtelen bekövetkező háromfázisú zárlat 435
15.7.2 Szinkrongenerátorok aszimmetrikus zárlatai 442
15.7.2.1 Kétfázisú zárlat 442
15.7.2.2 Felharmonikusok 443
15.8 A szinkrongépek teljesítmény viszonyai 444
15.8.1 Teljesítmény az állandósult állapotban 444
15.8.2 Teljesítmény a tranziens állapotban 448
15.9 Szinkrongépek feszültségszabályozása 451
15.9.1 Feszültségszabályozás és a gerjesztőgép 451
15.9.2 Gerjesztésszabályozó rendszerek főbb definíciói 454
15.10 Szinkronozás 456
Függelék 461
F/11. A hálózatszámítási módszerek matematikai alapjai 461
F/11.1 Halmazelmélet 461
F/11.2 Gráfelmélet 468
F/11.2.1 Halmazok és gráfok 468
F/l 1.2.2 Csúcspont foka, élsorozat, vonalak, utak, körök 474
F/l 1.2.3 Szeparálható és nem szeparálható gráfok 478
F/11.2.4 Fák és erdők 479
F/l 1.2.5 Vágatok és szeparáló halmazok 482
F/11.2.6 Nullitás, f-körrendszer, f-vágatrendszer 488
F/11.2.7 Síkba teríthető gráf 490
F/11.2.8 Duálgráfok 491
F/11.3 Nem irányított gráfok és mátrixaik 494
F/11.3.1 A mod 2 rendszer 494
F/11.3.2 Incidenciamátrix 495
F/11.3-3 Körmátrix 498
F/11.3.4 Vágatmátrix 499
F/l 1.3.5 Útmátrix 501
F/11.4 Lineáris vektorterek és transzformációk 502
F/l 1.4.1 Lineáris vektorterek 502
F/11.4.2 Lineáris transzformáció 507
F/11.4.3 Lineáris egyenletrendszerek 513
F/11.5 Hálózatelméleti alapok 517
F/11.6 Egyenletrendszerek megoldása 518
F/11.6.1 Lineáris egyenletrendszerek 519
F/11.6.1.1 Közvetlen megoldások 519
F/11.6.1.2 Iteratív módszerek 539
F/l 1.6.2 Nemlineáris egyenletrendszerek 541
F/11.6.2.1 Nem iterációs módszerek 541
F/11.6.2.2 Iterációs módszerek 542
F/14. A turbinaszabályozó-turbina szabályozástechnikai modellje 545
F/15. Általános összefüggések a szinkrongépek vizsgálatához 549
F/15.1 Az állandó fluxuskapcsolódás elve 549
F/15.2 Az időállandók és jelentőségük 556
Irodalomjegyzék 559
Tárgymutató 561

III. kötet tartalomjegyzéke
16. Energiarendszerek stabilitása 13
16.1 Rendszerelméleti alapfogalmak 15
16.1.1 A rendszerrel kapcsolatos definíciók 15
16.1.2 Lineáris rendszerek 21
16.1.3 Lineáris, időinvariáns, párhuzamos R-L-C kör vizsgálata zérus
bemenőjel esetén 22
16.1.4 Differenciálegyenletek megoldása lépésről lépésre módszerrel 27
16.1.5 Reciprok differenciálegyenlet-rendszer 33
16.2 A stabilitás rendszerelméleti vizsgálata 36
16.2.1 Egyensúlyi állapot 36
16.2.2 Az állapotegyenlet vizsgálata 37
16.2.3 Linearizálás 43
16.2.4 Ljapunov első módszere 44
16.2.5 Ljapunov második módszere 45
16.2.5.1 Autonóm rendszerek stabilitása 46
16.2.5.2 A Ljapunov-függvény 47
16.3 Energiarendszerek statikus stabilitása 48
16.3.1 A Clarke-diagram 54
16.3.2 A statikus stabilitás kritériumai. Többgépes rendszer stabilitása 56
16.3.3 A statikus stabilitás állandó kapocsfeszültség esetén 60
16.4 Tranziens stabilitás 63
16.4.1 A tranziens stabilitás vizsgálata az egyenlő területek módszerével 68
16.4.2 Az egyenlő területek módszerének használata különböző sönt- és
soros hibák esetén 72
16.4.3 A lekapcsolási szög meghatározása 77
16.4.4 A tranziens stabilitás vizsgálata lépésről lépésre módszerrel 79
16.4.5 Erőmű redukálása egyetlen eredő gépre 83
16.4.6 Sokgenerátoros hálózat tranziens stabilitási vizsgálata 84
16.5 Stabilitási mintapélda 86
16.5.1 A statikus stabilitás számítása 88
16.5.2 A tranziens stabilitás számítása 89
17. A csillagpont földelése 94
17.1 Földelt csillagpontú hálózat 107
17.2 Földeletlen (szigetelt) csillagpontú hálózat 108
17.2.1 A feszültségek alakulása állandósult állapotban 108
17.2.2 Ívelő földzárlat 108
17.3 Kompenzált hálózatok 112
18. Túláramok 116
18.1 Zárlati áramok 116
18.1.1 A zárlati áram számítása 118
18.1.2 Hálózati zárlatszámítás 120
18.1.3 A zárlati áram erőhatása 123
18.1.4 Zárlati melegedés 126
18.1.5 A zárlati áram korlátozása 127
18.2 Mágnesezési áramlökés 128
19. Árammegszakítás, megszakítók 132
19.1 A villamos ív 134
19.1.1 A vülamos ív főbb jellemzői 135
19.1.2 Az ív szerepe a megszakítás folyamatában 142
19.2 ívek oltása 143
19.2.1 Egyenáramú ív oltása I44
19.2.2 Váltakozó áramú ív oltása 144
19.2.3 Az ívoltás mechanizmusa 148
19.3 A visszaszökő feszültség 150
19.4 A visszaszökő feszültség számítása 152
19.4.1 Tiszta szinuszos áram megszakítása az áram nullaátmeneténél 152
19.4.2 Az egyenáramú összetevő hatása 155
19.4.3 Az ívfeszültség hatása 160
19.4.4 A csillapítás hatása 161
19.4.5 Az áramlevágás jelensége 163
19.4.6 Kapcsolási túlfeszültségek általános egyfázisú hálózatban 166
19.5 A visszatérő feszültség háromfázisú rendszerben 168
19.5.1 A háromfázisú megszakítás folyamata 168
19.5.2 Háromfázisú megszakítás általános hálózatban 174
19.6 Egyfázisú földzárlat megszakítása 177
19.7 Speciális megszakítási esetek 181
19.7.1 Kapacitív áramok megszakítása 181
19.7.2 Kis induktív áramok megszakítása 184
19.8 A hálózati paraméterek befolyása a megszakítás jellemzőire 186
19.8.1 A visszaszökő feszültség csúcsértékét befolyásoló tényezők 187
19.8.1.1 Az ívfeszültség hatása kapacitás jelenlétében 187
19.8.1.2 A csillapítás hatása a visszaszökő feszültség csúcsértékére 189
19.8.2 A hálózaton ténylegesen fellépő visszaszökő feszültség frekvenciája 190
19.8.3 A hálózat önfrekvenciájának közelítő számítása 194
19.8.4 A visszaszökő feszültség mérésének módszerei 195
19.8.4.1 A Kurth-féle mérési módszer 196
19.8.4.2 A Hammerlund-féle mérési módszer 197
19.8.4.3 A Fourmarier-féle mérési módszer 197
19.8.4.4 Áraminjektáló módszer 198
19.8.4.5 Rezonanciamódszer 198
19.9 A megszakítási teljesítmény függése a visszaszökő feszültségtől 198
19.10 A megszakító igénybevétele a zárlat helyének függvényében 201
19.10.1. A távolsági szakasz hatása a visszaszökő feszültség jellemzőire 201
19.10.2 A megszakító zárlati igénybevételére jellemző tényező és a veszélyes
zóna 203
19.11 A megszakítókkal szemben támasztott követelmények 207
19.12 A nagyfeszültségű megszakítók típusai 209
19.12.1 Olajmegszakítók 210
19.12.2 Olajszegény megszakítók 211
19.12.3 Vízoltó közegű (expanziós) megszakítók 213
19.12.4 Légnyomásos megszakítók 214
19.12.5 A kén-hexafluorid (SF6) megszakítók és kapcsolóberendezések 216
19.12.6 Mágneses ívfúvású légmegszakítók 218
19.12.7 Oltógázt fejlesztő megszakítók 218
19.12.8 Vákuummegszakítók 219
19.13 A megszakítók zárlati próbái 220
19.14 Biztosítók 222
19.14.1 A biztosítók szerepe a hálózatokban 222
19.14.2 A biztosítók főbb típusai 224
20. Villamos gépek és hálózatok védelme 226
20.1 A hibák fajtái 226
20.1.1 Zárlatok 226
20.1.2 Szakadások 229
20.1.3 Rendellenes üzemállapotok 229
20.2 A védelmi berendezések működésének megbízhatósága és biztonsága 230
20.3 Relék 233
20.3.1 A relék alapvető tulajdonságai 233
20.3.2 A kvadratikus relék általános egyenlete és alaptípusai 235
20.3.2:i Túláramrelé 235
20.3.2.2 Feszültségrelé 236
20.3.2.3 Energiairány-relé (teljesítményirány-relé) 236
20.3.2.4 Impedanciatípusú relék 238
20.3.2.5 Különbözeti relék 251
20.3.3 A relék osztályozása 252
20.3.4 A relék szerkezete 253
2Q.3.4.1 Elektromágneses relék 253
20.3.4.2 Indukciós relék 255
20.3.4.3 Elektrodinamikus relék 260
20.3.4.4 Hőhatás elvén működő relék 261
20.3.4.5 Egyenirányítós relék 262
20.3.4.6 Elektronikus (statikus) relék 265
20.3.4.7 Gázrelék 271
20.3.5 A relék jellemző értékei. Előírások 272
20.3.6 A reléket tápláló mérőváltók 274
20.3.7 A relék ábrázolása 278
20.4 Védelmek 281
20.4.1 Védelmekkel szemben támasztott követelmények 281
20.4.1.1 Kiválasztóképesség (szelektivitás) 281
20.4.1.2 Gyorsaság 284
20.4.1.3 Érzékenység 284
20.4.1.4 Üzembiztonság 284
20.4.1.5 Egyszerűség 285
20.4.1.6 Gazdaságosság 286
20.4.2 Védelmek felépítése. Általános szempontok 286
20.4.2.1 Ébresztőelemek 287
20.4.2.2 Mérőelemek 287
20.4.2.3 Késleitetőelemek 288
20.4.2.4 Parancsvégrehajtó (működtető-, kioldó-) elemek 291
20.4.3 Túláramvédelem 291
20.4.3.1 A túláramvédelem fogalma 291
20.4.3.2 A túláramvédelem ébresztő (indulási) áramerőssége 292
20.4.3.3 A működési idők rövidítése. Áramkiválasztású
védelem (gyorsfokozat) 294
20.4.3.4 Irányított túláramvédelem 297
20.4.4 Távolsági védelem 307
20.4.4.1 A távolsági védelem fogalma 307
20.4.4.2 Beállítási kritériumok 308
20.4.4.3 A helyes működést befolyásoló körülmények 312
20.4.4.4 Elektromágneses tranziensek hatása 318
20.4.5 Különbözeti (differenciál-) védelem 321
20.4.5.1 Alapelve 321
20.4.5.2 Stabilizált különbözeti védelem 322
20.4.5.3 Szakaszvédelem 323
20.4.5.4 Különleges különbözeti védelmek 324
20.4.6 Földzárlatvédelem, testzárlatvédelem 326
20.4.6.1 Egységkapcsolású generátor testzárlatvédelme 327
20.4.6.2 Nagy kapacitív földzárlati áramú rendszerek védelme ... 328
20.4.6.3 Kis földzárlati áramú és kompenzált rendszerek védelme . . 329
20.5 Gyorsvisszakapcsolás 330
20.5.1 Egyfázisú gyorsvisszakapcsolás 330
20.5.2 Háromfázisú gyorsvisszakapcsolás 336
21. Túlfeszültségek és a túlfeszültség-védelem 337
21.1 A túlfeszültségek és a túlfeszültségek elleni védekezés alapfogalmai 337
21.2 A légköri eredetű túlfeszültségek 339
21.2.1 A villám és keletkezése 339
21.2.2 A villámcsapás mechanizmusa 341
21.2.3 A villámcsapások okozta túlfeszültségek 346
21.3 Vándorhullámok terjedése szabadvezetékeken 348
21.3.1 A távvezeték differenciálegyenletének megoldása végtelen hosszú
távvezeték esetén 348
21.3.2 Vándorhullámok terjedése többfázisú vezetéken 352
21.3.3 Hullámok energiatartalma, előjele, szuperpozíciója 358
21.3.4 A hullámellenállás 360
21.3.5 A vándorhullám terjedése valóságos távvezetéken 363
21.3.5.1 A vezeték ohmos ellenállásának hatása 363
21.3.5.2 A korona csillapító és torzító hatása 364
21.3.5.3 A föld véges vezetőképessége okozta hullámtorzulás 365
21.3.5.4 A vándorhullám amplitúdója a Foust-Menger-képlet szerint 366
21.4 Vándorhullámok törése és reflexiója 367
21.4.1 Ellenállással lezárt vezeték 371
21.4.2 Induktivitással lezárt vezeték 375
21.4.3 Kapacitással lezárt vezeték 378
21.4.4 Két különböző hullámimpedanciájú vezeték csatlakozása 379
21.4.5 Több vezeték csomópontjába befutó vándorhullám 380
21.4.6 A vezetékhez kapcsolt söntellenállás 381
21.4.7 A vezetékhez kapcsolt söntinduktivitás 381
21.4.8 A vezetékhez kapcsolt söntkondenzátor 383
21.4.9 A vezetékbe iktatott soros ellenállás 385
21.4.10 A vezetékbe iktatott soros induktivitás 386
21.4.11 A vezetékbe iktatott soros kondenzátor 388
21.5 A Thévenin-elv alkalmazása vándorhullám-jelenségek vizsgálatára 389
21.5.1 Thévenin-elv alkalmazása ellenállással lezárt vezetékre 389
21.5.2 Túlfeszültség-levezető hosszú vezeték végén 390
21.6 Többszörös visszaverődések 393
21.6.1 A Bewley-féle háló 393
21.6.2 Üresen járó, véges hosszúságú vezeték egyenfeszültségre kapcsolása 396
21.6.3 A Bergeron-módszer 398
21.7 Csatolt vezetékek vándorhullám-jelenségei 401
21.7.1 Vándorhullám az egyik vezetéken, a másik vezeték földelt 403
21.7.2 Az egyik vezeték folytonos, a másik megszakított 404
21.7.3 Az egyik vezeték folytonos, a másik vezeték a végén rövidre zárt 406
21.7.4 Folytonos végtelen vezetékhez egy ponton másik vezeték csatlakozik 408
21.8 Túlfeszültség-védelmi eszközök alkalmazása 410
21.8.1 Túlfeszültség-levezetők 411
21.8.1.1 A túlfeszültség-levezetők jellemzői 411
21.8.1.2 A túlfeszültség-levezetők szerkezete és működése 412
21.8.1.3 A túlfeszültség-levezetők elhelyezése 417
21.8.1.4 A transzformátor jelleggörbéje lökőhullám-igénybevétel esetén 420
21.8.1.5 A túlfeszültség-levezetők megválasztása 421
21.8.1.6 Szigetelési szintek koordinálása 423
21.8.1.7 Párhuzamos szigetelőláncok (szikraközök) átívelési valószínűsége - 426
21.8.2 Visszacsapás 426
21.8.3 Földelések 430
21.9 Belső túlfeszültségek 430
22. Energiaátviteli vezetékek befolyása hírközlő vezetékekre 436
22.1 A kapacitív hatások 438
22.2 Induktív befolyásolás 440
22.3 A kompenzáló vezetők hatásának számítása. Védőtényező 444
22.4 Kábelköpenyek kompenzáló hatása 446
22.5 Konduktív kölcsönhatások 448
23. Érintésvédelem 449
23.1 Villamos berendezések veszélyessége 449
23.2 A villamos áram élettani hatása 450
23.3 Az emberi test villamos ellenállása 452
23.4 Az érintésvédelem módszerei és fajtái 456
23.4.1 Szigetelés, elkerítés 457
23.4.2 Védőföldelés közvetlenül földelt rendszerben 457
23.4.3 A nullázás 458
23.4.4 Földeletlen vagy közvetve földelt csillagpontú rendszer védőföldelése 459
23.4.5 Védőelválasztás, törpefeszültség 460
23.4.6 Védőkapcsolások 460
23.4.8 Feszültségáthatolás elleni védekezés 461
24. Nagyfeszültségű egyenáramú átvitel 462
Függelék 469
F/16. Stabilitásszámításhoz használatos numerikus módszerek 469
F/16.1 Euler módszere 469
F/16.2 Picard módszere 471
F/16.3 Runge-Kutta-módszer 472
F/16.4 A prediktor-korrektor módszerek (Milne módszere) 474
F/20. Konform leképezés 476
F/21. Táblázatok 480
Irodalomjegyzék 486
Tárgymutató 488

Témakörök